Aşağıdaki tepkimeler ve standart entalpi değişimleri verilmiştir:
I. $\text{S (k)} + \text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_2 \text{(g)}$ $\Delta H_1 = -296,8 \text{ kJ}$
II. $\text{SO}_2 \text{(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$ $\Delta H_2 = -98,9 \text{ kJ}$
Buna göre, $\text{S (k)} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$ tepkimesinin standart entalpi değişimi $(\Delta H)$ kaç kJ'dir?
A) $-197,9$
B) $-395,7$
C) $-296,8$
D) $-98,9$
E) $-494,6$
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, kimyasal tepkimelerin entalpi değişimlerini bulmak için çok önemli bir prensip olan Hess Yasası'nı kullanacağız. Hess Yasası der ki: Bir tepkime, birden fazla adımda gerçekleşiyorsa, toplam entalpi değişimi, bu adımların entalpi değişimlerinin toplamına eşittir. Yani, bir tepkimenin entalpi değişimi, tepkimenin izlediği yola bağlı değildir, sadece başlangıç ve son duruma bağlıdır.
Şimdi, adım adım çözümümüze geçelim:
- Öncelikle, ulaşmak istediğimiz hedef tepkimeyi ve bize verilen ara tepkimeleri dikkatlice inceleyelim:
- Hedef Tepkime: $\text{S (k)} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$ $\Delta H = ?$
- Verilen Tepkimeler:
- I. $\text{S (k)} + \text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_2 \text{(g)}$ $\Delta H_1 = -296,8 \text{ kJ}$
- II. $\text{SO}_2 \text{(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$ $\Delta H_2 = -98,9 \text{ kJ}$
- Hedef tepkimedeki maddelerin, verilen tepkimelerde hangi tarafta (girenler mi, ürünler mi) ve hangi katsayılarla bulunduğuna bakalım.
- Hedef tepkimede $\text{S (k)}$ maddesi girenler tarafında ve katsayısı $1$'dir. Verilen I. tepkimede de $\text{S (k)}$ girenler tarafında ve katsayısı $1$'dir. Bu durumda, I. tepkimeyi olduğu gibi kullanmalıyız.
- Hedef tepkimede $\text{SO}_3 \text{(g)}$ maddesi ürünler tarafında ve katsayısı $1$'dir. Verilen II. tepkimede de $\text{SO}_3 \text{(g)}$ ürünler tarafında ve katsayısı $1$'dir. Bu durumda, II. tepkimeyi de olduğu gibi kullanmalıyız.
- Şimdi, I. ve II. tepkimeleri alt alta toplayarak hedef tepkimeyi elde edip edemediğimize bakalım:
- $\text{S (k)} + \text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_2 \text{(g)}$
- $\text{SO}_2 \text{(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$
- Bu iki tepkimeyi topladığımızda, girenler ve ürünler tarafında ortak olan maddeleri (bu durumda $\text{SO}_2 \text{(g)}$) sadeleştirebiliriz:
- $\text{S (k)} + \text{O}_2 \text{(g)} + \cancel{\text{SO}_2 \text{(g)}} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \cancel{\text{SO}_2 \text{(g)}} + \text{SO}_3 \text{(g)}$
- Kalan maddeleri düzenleyelim:
- $\text{S (k)} + (\text{O}_2 \text{(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \text{(g)}) \to \text{SO}_3 \text{(g)}$
- $\text{S (k)} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \text{(g)} \to \text{SO}_3 \text{(g)}$
- Gördüğümüz gibi, verilen iki tepkimeyi topladığımızda tam olarak hedef tepkimeyi elde ettik!
- Hess Yasası'na göre, hedef tepkimenin entalpi değişimi, topladığımız tepkimelerin entalpi değişimlerinin toplamına eşit olacaktır:
- $\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2$
- $\Delta H = (-296,8 \text{ kJ}) + (-98,9 \text{ kJ})$
- $\Delta H = -296,8 \text{ kJ} - 98,9 \text{ kJ}$
- $\Delta H = -395,7 \text{ kJ}$
Bu durumda, tepkimenin standart entalpi değişimi $-395,7 \text{ kJ}$'dir.
Cevap B seçeneğidir.
